第4章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算^[1]

上一章已指出，承受弯矩M和剪力V的受弯构件有可能发生两种破坏：一种是沿弯矩最大的截面破坏，此时破坏截面与构件的轴线垂直，称为正截面破坏；另一种破坏是沿剪力最大或弯矩和剪力都较大的截面破坏，此时破坏截面与构件的轴线斜交，称为斜截面破坏。受弯构件设计时，既要保证构件不沿正截面发生破坏，又要保证构件不沿斜截面发生破坏，因此要同时进行正截面承载力与斜截面承载力的计算。

斜截面破坏的原因，可以用受弯构件在弯矩与剪力共同作用下的应力状态加以简要说明。

由材料力学可知，在弯矩和剪力共同作用下，匀质弹性材料梁中任意一微小单元体上作用有由弯矩引起的正应力σ和由剪力引起的剪应力τ（图4-1），而σ与τ在单元体上产生主拉应力σ_tp及主压应力σ_cp。分析任一截面Ⅰ-Ⅰ上三个微小单元体1、2、3的应力状态，可得知主拉应力的方向各不相同：在中和轴处（单元体2）σ=0，主拉应力σ_tp与梁轴线成45°；在中和轴以下的受拉区（单元体3），σ为拉应力，主拉应力σ_tp的方向与梁轴线的夹角小于45°；在中和轴以上的受压区（单元体1），σ为压应力，主拉应力σ_tp的方向与梁轴线的夹角大于45°。因此，主拉应力的轨迹线，除支座处受集中反力的影响外，大体如图4-1中虚线所示，与主拉应力成正交的主压应力的轨迹线则如图中实线所示。

图4-1 主应力轨迹线

对钢筋混凝土梁来说，当荷载很小，材料尚处于弹性阶段时，梁内应力分布近似于图4-1。但当主拉应力接近于混凝土的抗拉强度时，由于塑性变形的发展，沿主应力轨迹上的主拉应力分布将逐渐均匀。当在一段范围内的主拉应力达到混凝土的抗拉强度时，就会出现大体上与主拉应力轨迹线相垂直的斜裂缝（参见图4-3）。斜裂缝的出现和发展使梁内应力发生变化，最终导致在剪力较大区域的混凝土被剪压破碎或拉裂，发生斜截面受剪破坏。

为防止斜截面破坏，就要进行斜截面承载力设计，即要配置抗剪钢筋。抗剪钢筋也称作腹筋。腹筋的形式可以采用垂直于梁轴的箍筋或由纵向钢筋弯起的斜筋（也称为弯起钢筋，简称弯筋）。纵筋、箍筋、弯筋和固定箍筋所需的架立筋（一般不考虑它参与受力）组成了构件的钢筋骨架，如图4-2所示。

图4-2 梁的钢筋骨架

1—纵筋；2—箍筋；3—弯起钢筋；4—架立筋

上一章介绍了钢筋混凝土受弯构件正截面的破坏形态、正截面受弯承载力计算方法和有关构造规定，本章将介绍斜截面的破坏形态、斜截面承载力计算方法及其构造规定。